基于探地雷达的公路路面质量检测技术的研究

论文摘要

近年来,我国的公路建设尤其是高等级公路建设突飞猛进。然而,由于公路建设施工单位的施工质量参差不齐等多种原因,已建公路路面发生病害的路段也逐渐增多。为了准确地查明导致公路路面或路基发生病害的原因,以便为治理公路病害提供设计依据,需对公路路面质量进行检测。路用探地雷达(Ground Penetrating Radar)技术作为一种非接触、非破损的路面检测技术,它不仅检测精度高、检测费用低廉、检测内容丰富,而且检测速度快,能在很短的时间内,得出检测路面使用状况的资料,为道路使用状况评价和维护提供必要的依据和资料。路用探地雷达作为一种公路无损检测技术现已在国内外得到广泛的应用。论文首先介绍了探地雷达的系统组成和工作原理,分析了探地雷达的探测性能和主要参数的选择。其次针对探地雷达采集到的数据的特点,详细介绍了几种数据处理方法对数据进行处理。然后针对探地雷达信号在介质中传播的特点,利用公路层面的自动检测和跟踪技术计算信号在路面中的传播时间,同时通过对介电常数的测量计算探地雷达信号在路面中的传播速度,由此得到检测公路的路面厚度,为后期的公路路面质量评价作准备。论文的最后介绍了作者开发的基于虚拟仪器软件开发平台的探地雷达数据处理软件,并利用其进行了相关试验。试验结果表明基于探地雷达的公路路面质量检测技术能够准确、可靠地对公路路面质量进行检测。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源和研究意义
• 1.2 国内外研究状况概述
• 1.2.1 探地雷达技术发展
• 1.2.2 探地雷达数据处理概述
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 探地雷达系统组成和工作原理
• 2.1 探地雷达系统组成
• 2.2 探地雷达基础理论知识
• 2.2.1 电磁波传播基本规律
• 2.2.2 介电常数概述
• 2.3 探地雷达工作原理
• 2.4 探地雷达性能指标和测量参数
• 2.4.1 探测深度
• 2.4.2 分辨率
• 2.4.3 探地雷达中心频率的选择
• 2.4.4 探地雷达采样时窗的选择
• 2.4.5 探地雷达采样率的选择
• 2.4.6 相邻扫描点间的距离
• 2.5 探地雷达的应用
• 第3章 探地雷达数据处理
• 3.1 数据格式和显示
• 3.1.1 数据格式
• 3.1.2 数据显示
• 3.2 探地雷达数据处理原理
• 3.3 数据编辑
• 3.4 固定杂波消除
• 3.5 噪声抑制
• 3.5.1 平均滤波
• 3.5.2 中值滤波
• 3.5.3 数字滤波
• 3.5.4 小波变换滤波
• 3.5.5 滑动平均法去噪
• 3.6 波形修正
• 3.6.1 去直流
• 3.6.2 道内均衡
• 3.6.3 道间均衡
• 3.6.4 时变增益
• 第4章 公路层面检测和跟踪
• 4.1 厚度检测的原理
• 4.2 介电常数的确定
• 4.2.1 钻孔取芯法
• 4.2.2 双钻孔法
• 4.2.3 反射系数法
• 4.2.4 共反射点法
• 4.2.5 几何刻度法
• 4.3 公路层面检测和跟踪
• 4.3.1 峰值检测和跟踪方法
• 4.3.2 道相关检测和跟踪方法
• 第5章 软件编制与实现
• 5.1 LabWindows/CVI简介
• 5.2 探地雷达数据处理软件的实现
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录